振动与振动力学

在自然界、工程技术、日常生活和社会生活中，普遍存在着物体的往复运动或状态的循环变化，这类现象称为振荡。例如大海的波涛起伏、花的日开夜闭、钟摆的摆动、心脏的跳动、经济发展的高涨和萧条等，形形色色的现象都具有明显的振荡特性。振动是一种特殊的振荡，即平衡位置附近微小或有限的振荡，工程技术所涉及的机械和结构的振动，称作机械振动。

在许多情况下，机械振动被认为是消极因素。例如，振动会影响精密仪器的性能，降低加工精度和光洁度，加剧构件疲劳和磨损，缩短机器和结构物的使用寿命，甚至引起结构的破坏。

各个不同领域中的振动现象虽然各具特色，但有着共同的客观规律。因此有可能建立统一的理论来进行研究。振动力学就是这样一门力学分支学科。在统一的力学模型基础上，振动力学应用数学分析、实验量测和数值计算等方法，探讨各种振动现象的机理，阐明振动的基本规律，从而为解决实践中可能产生的振动问题提供理论依据。

振动问题所涉及的内容可用系统、激励和响应来概括。机械部件、工程结构等研究的对象称为振动系统，简称系统。构成系统的基本要素是惯性元件和弹性元件，即质量和弹簧，实际工程系统中还有阻尼元件。质量储存的动能和弹簧储存的势能在振动过程中互相转换，阻尼则消耗系统的能量。初始干扰、强迫力等，外界对于系统的作用统称为激励。系统在激励作用下产生的运动，称为系统的响应。通常可将振动问题分为三类：

振动分析：激励和系统特性求系统的响应。为机械强度或刚度计算提供依据。

系统识别：激励和响应求系统的特性参数。这类问题也可称为系统设计，即在一定的激励条件下确定系统参数，使响应满足指定的条件。

振动环境预测：系统特性和响应求激励，即判别系统的环境特性。

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